Aviso: Esta página é uma tradução automática da página original em inglês. Por favor note uma vez que as traduções são geradas por máquinas, não tradução tudo será perfeita. Este site e suas páginas da Web destinam-se a ler em inglês. Qualquer tradução deste site e suas páginas da Web pode ser imprecisas e imprecisos no todo ou em parte. Esta tradução é fornecida como uma conveniência.

Os pesquisadores avaliam o dano causado por microbolhas nas lesões cerebrais

Diga que há um atentado à bomba em uma base militar. Alguns dos soldados sofrem abalos e outras lesões cerebrais. Poderiam alguns dos ferimentos ser causadas pelas bolhas minúsculas que formam e desmoronam dentro do crânio durante o traumatismo principal?

Os pesquisadores na universidade estadual de Iowa, com o apoio das concessões do escritório da pesquisa naval, estão usando sua experiência com a fabricação de microestrutura para estudar e descrever o dano aos neurónios causados pela formação e pelo colapso das microbolhas - um processo conhecido como a cavitação.

Os pesquisadores relatam seus resultados em um papel caracterizado na tampa da introdução de julho de 2020 dos desafios globais do jornal da pesquisa. Os autores principais são Nicole Hashemi, um professor adjunto do estado de Iowa da engenharia mecânica, e Alex Wrede, um estudante doutoral anterior e investigador associado pos-doctoral no laboratório de Hashemi. (Veja o sidebar para os outros co-autores.)

Os pesquisadores escrevem que as microbolhas medidas nos mícrons - de que é milhonésimos de um medidor - podem formar no líquido espinal cerebral dentro do crânio durante lesões cerebrais traumáticos.

Os pesquisadores escreveram a “formação e o colapso dramático” destas microbolhas poderia ser responsável para algum do dano em uma lesão cerebral.

Dano da bolha pode soar trivial. Mas o colapso da bolha, e as ondas de choque resultantes, são sabidos para danificar as fundações de aço de hélices do barco. Os pesquisadores relatam que os estudos prévios indicam que a expansão e o colapso das microbolhas criam forças de 0,1 a 20 megapascals, ou 14,5 a 2.900 libras pela polegada quadrada.

“… Assim é alarming realizar o dano que a cavitação impor no tecido de cérebro vulnerável,” os pesquisadores escreveu.

Procurando mudanças nos neurónios

Para testar e caracterizar o impacto da cavitação dentro do crânio, os pesquisadores simularam um cérebro criando uma plataforma da cultura celular 3D para as pilhas astrocytic (as pilhas estrela-dadas forma no cérebro e na medula espinal que são activas no apoio, mantendo e reparando o sistema nervoso central). Submergiram a plataforma da cultura celular em um tanque pequeno e criaram microbolhas em torno de 60 milhonésimos de um medidor em tamanho. Algumas das microbolhas aderiram ao andaime pilha-carregado do microfiber.

Os pesquisadores giraram sobre um dispositivo ultra-sônico no tanque, desmoronando as microbolhas e criando a cavitação. (Igualmente usaram o dispositivo ultra-sônico em um grupo de controle de pilhas que não foram expor à cavitação.)

Os pesquisadores procuraram dois tipos dos efeitos:

Primeiramente, usaram um microscópio invertido para gravar todas as mudanças morfológicas às pilhas. Em segundo, trabalharam com os colegas na faculdade de estado de Iowa da medicina veterinária para avaliar se havia umas mudanças genéticas nas pilhas.

Os pesquisadores encontraram a cavitação fez com que as pilhas encolhessem e tornou ásperas suas superfícies. As pilhas pareceram prolongar-se e crescer quando as imagens foram tomadas 22 e 48 horas após a cavitação. Contudo, os pesquisadores encontraram o crescimento da pilha após 48 horas em termos da área de superfície - era sobre a metade tanto quanto as pilhas do controle.

Os pesquisadores igualmente encontraram que as pilhas danificadas pela cavitação tiveram a expressão elevado dos genes tais como TNF-α e IL-6, que são associados com as condições inflamatórios tais como a infecção com o vírus SARS-CoV-2 e desordens neurológicas tais como Parkinson e doenças de Alzheimer.

“Tomado junto, estes resultados confirmam que a cavitação circunvizinha é prejudicial à função astrocytic,” os pesquisadores escreveram.

Projetando melhores capacetes

Hashemi disse quando os doutores procurarem tratamentos para os danos cerebrais causados pela cavitação, ela disse que os coordenadores podem trabalhar para identificar os lugares no cérebro onde a cavitação é mais provável de ocorrer.

“Um mapa de lugar da ocorrência da cavitação pode directamente ser usado para projectar um capacete que umedeça a força e reduza a possibilidade de cavitação,” os pesquisadores escreveu.

E quando este estudo focalizar em capacetes militares, Hashemi disse que as mesmas ideias poderiam ser aplicadas aos capacetes para o futebol e os outros esportes.

Esta pesquisa está olhando aplicações do campo de batalha, mas no futebol há uns impactos similares e umas ondas de choque. Os jogadores obtêm formulários suaves da lesão cerebral traumático. Os jogadores não puderam realizá-la, mas os efeitos dos ferimentos da cavitação estariam lá.”

Nicole Hashemi, professor adjunto da engenharia mecânica, universidade estadual de Iowa

Wrede, o aluno diplomado anterior de Hashemi que está trabalhando agora como os sistemas dinâmicos que modelam o coordenador para John Deere em Dubuque, disseram o projecto ensinou-o que há uma grande necessidade para mais investigação e desenvolvimento.

“Os povos que serviram nosso país e voltam com os ferimentos estão confiando realmente na pesquisa para encontrar respostas,” disse. As “respostas podiam melhorar a qualidade de vida para nossos veteranos e todos infelizes bastante para atravessar a lesão cerebral traumático.”

Source:
Journal reference:

Wrede, A.H., et al. (2020) Characterization of Astrocytic Response after Experiencing Cavitation In Vitro. Global Challenges. doi.org/10.1002/gch2.201900014.